一种高附着力水性涂料聚酯及其制备方法与流程

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种高附着力水性涂料聚酯及其制备方法。

背景技术：

1、随着全球环保法规对挥发性有机化合物（voc）排放限制的日趋严格，以及国内“双碳”战略的持续推进，涂料行业正加速从溶剂型向水性化转型。水性聚酯树脂以水为主要分散介质，具有voc含量低、施工安全、设备易清洗等优势，已逐步替代传统溶剂型聚酯，广泛应用于金属防护、塑胶涂装、木器涂料等领域。

2、然而，现有水性聚酯树脂在实际应用中仍存在显著的性能短板：一方面，水的蒸发潜热远高于有机溶剂，且表面张力大，导致涂料对金属、非极性塑料（如pp、pet）等基材的润湿铺展性差，成膜后易出现缩孔、附着力不足等问题；另一方面，常规水性聚酯为实现水分散性，通常在分子链端引入羧基并经中和剂成盐，成膜后极性基团易迁移至漆膜表面，且树脂分子量相对较低、交联密度不足，导致漆膜与基材间的分子间作用力弱，在湿热、盐雾环境下极易出现剥离、掉漆等附着力失效现象。

3、目前行业内改善水性聚酯附着力的主流手段为后添加型助剂，如磷酸酯类附着力促进剂、硅烷偶联剂等。但此类助剂与水性聚酯树脂的相容性有限，长期储存易发生析出、迁移，不仅影响涂料储存稳定性，还会在漆膜中形成亲水通道，显著降低耐水性与耐盐雾性能；同时，助剂仅能在界面处发挥有限作用，无法从分子结构根源上提升树脂与基材的结合力。

4、针对上述问题，行业内也尝试通过分子结构改性改善附着力，例如在聚酯主链引入极性基团，但普遍存在改性单体引入量受限、工艺控制难度大、易牺牲树脂耐水性与储存稳定性等缺陷。因此，开发一种实现多锚固位点结合、兼具高附着力与优异耐水储存性能的原位改性水性聚酯树脂，对推动水性涂料在高端工业领域的应用具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高附着力水性涂料聚酯及其制备方法。

2、本发明的目的采用以下技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供一种高附着力水性涂料聚酯，按重量份数计，包括以下成分：

4、多元酸单体30-45份、功能性二元酸5-12份、多元醇单体20-35份、聚醚多元醇3-8份、亲水扩链单体4-7份、封端剂2-5份、催化剂0.1-0.5份、中和剂0.4-1.0份、去离子水100份。

5、进一步地，所述高附着力水性涂料聚酯，按重量份数计，包括以下成分：

6、多元酸单体35-40份、功能性二元酸7-10份、多元醇单体28-32份、聚醚多元醇4-6份、亲水扩链单体5-6份、封端剂3-4份、催化剂0.2-0.4份、中和剂0.6-0.8份、去离子水100份。

7、进一步地，所述多元酸单体选自间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸、丁二酸、癸二酸中的一种或多种组合。

8、进一步地，所述多元醇单体选自新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、1,4-丁二醇、二甘醇中的一种或多种组合。

9、进一步地，所述聚醚多元醇为数均分子量400-600的聚四氢呋喃二醇（ptmeg）。

10、进一步地，所述亲水扩链单体为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或多种组合。

11、进一步地，所述封端剂为腰果酚缩水甘油醚，环氧值为(0.26-0.35)mol/100g。

12、进一步地，所述催化剂为钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、乙酰丙酮钛中的一种或多种组合；所述中和剂为二甲基乙醇胺、‌amp-95、三乙醇胺中的一种或多种组合。

13、进一步地，所述功能性二元酸的制备方法如下：

14、将6-氨基己酸和氢氧化钠溶于去离子水中，冰浴搅拌下，同时滴加间苯二甲酰氯溶液以及碱液，控制体系温度不超过10℃，并保持ph=9-10，在1-2h内滴完，随后于升温至室温继续反应4-6h，反应结束后酸化至ph=2-3，过滤，水洗至中性，干燥得到粗品，经重结晶纯化，即得功能性二元酸。

15、更进一步地，6-氨基己酸和间苯二甲酰氯的质量比为27g:(17.8-23.5)g。

16、更进一步地，间苯二甲酰氯溶液为间苯二甲酰氯和四氢呋喃混合得到的溶液。

17、第二方面，本发明提供一种高附着力水性涂料聚酯的制备方法，包括以下步骤：

18、步骤1、在氮气保护下，将多元酸单体、功能性二元酸、多元醇单体、聚醚多元醇和催化剂投入反应釜，升温进行酯化反应，分水至出水量达理论量的90%以上且酸值＜30mgkoh/g，降温至130-150℃；

19、步骤2、加入亲水扩链单体，保温反应1-3h；升温至155-165℃，加入封端剂反应1-2h；

20、步骤3、升温至200-220℃，逐步抽真空至-0.05mpa反应0.5-1.5h，再至-0.08mpa反应1-2h，至酸值降至40-45mgkoh/g、羟值35-50mgkoh/g，真空降温至75-85℃；

21、步骤4、加入中和剂，800-1200rpm高速搅拌下，缓慢滴加去离子水，1-1.5h滴完进行相反转乳化；继续搅拌1-2h，降温至40℃以下，过滤，即得水性涂料聚酯。

22、本发明的有益效果为：

23、1、本发明通过共聚将功能性二元酸引入聚酯主链中段，在分子链上均匀分布高密度酰胺键基团；在成膜过程中，酰胺键可与金属基材表面氧化层、pet基材表面酯基等形成多重物理氢键作用，形成稳定的界面锚固网络，替代传统外加助剂的界面吸附作用，从分子结构层面实现附着力提升。本发明无需添加附着力促进剂，漆膜在铝合金、不锈钢、pet薄膜、玻璃等多种基材上的百格附着力均表现优异。

24、2、本发明采用芳香族多元酸构建刚性主链骨架，配合短链聚四氢呋喃二醇引入的柔性聚醚段，以及腰果酚长烷基链的疏水结构，形成微观相分离结构。刚性链段保障漆膜铅笔硬度，柔性链段改善低温流平性与基材润湿铺展能力，疏水长链增强对非极性基材的范德华作用力，同时封堵亲水基团通道，显著提升漆膜耐水性。

25、3、本发明的功能性二元酸与封端剂存在协同效应，功能性二元酸通过氢键作用强化极性基材附着力，封端剂通过疏水相互作用提升非极性基材结合力，二者共同作用可覆盖多类型基材；同时，末端疏水链段可屏蔽分子链亲水基团，抵消亲水基团对耐水性的负面影响，实现附着力与耐水性的同步提升。

26、4、本发明采用分步控温的酯化-缩聚工艺，将亲水扩链单体亲水扩链单体与封端剂安排在中温阶段引入，规避了亲水扩链单体在长期高温下易脱羧结焦、导致水性化失败的问题；同时避免了高温下酰胺键水解、环氧基团开环副反应等问题，工艺重复性好，产品批次稳定性高。本发明制备得到的水性聚酯分散体粒径均一，储存稳定性优异，可满足工业化量产与长距离运输需求。

1.一种高附着力水性涂料聚酯，其特征在于，按重量份数计，包括以下成分：

2.根据权利要求1所述的一种高附着力水性涂料聚酯，其特征在于，所述高附着力水性涂料聚酯，按重量份数计，包括以下成分：

3.根据权利要求1所述的一种高附着力水性涂料聚酯，其特征在于，所述多元酸单体选自间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸、丁二酸、癸二酸中的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的一种高附着力水性涂料聚酯，其特征在于，所述多元醇单体选自新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、1,4-丁二醇、二甘醇中的一种或多种组合。

5.根据权利要求1所述的一种高附着力水性涂料聚酯，其特征在于，所述聚醚多元醇为数均分子量400-600的聚四氢呋喃二醇。

6.根据权利要求1所述的一种高附着力水性涂料聚酯，其特征在于，所述亲水扩链单体为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或多种组合；所述封端剂为腰果酚缩水甘油醚，环氧值为(0.26-0.35)mol/100g。

7.根据权利要求1所述的一种高附着力水性涂料聚酯，其特征在于，所述催化剂为钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、乙酰丙酮钛中的一种或多种组合；所述中和剂为二甲基乙醇胺、‌amp-95、三乙醇胺中的一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述的一种高附着力水性涂料聚酯，其特征在于，所述功能性二元酸的制备方法如下：

9.根据权利要求8所述的一种高附着力水性涂料聚酯，其特征在于，6-氨基己酸和间苯二甲酰氯的质量比为27g:(17.8-23.5)g。

10.一种权利要求1所述的高附着力水性涂料聚酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：